高速公路之路段路程时间预估与预测方法概述

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1、高速公路之路段路程时间预估与预测方法概述1绪论1.1研究背景及意义铁路、公路、水运和航空是人们出行的主要方式，而其中公路交通方式又是最主要的一种方式，与人们的生活密切相关。高速公路作为公路网络中的关键运输通道，极大地优化了交通运输结构，提高了我国公路网的整体技术水平，有力地促进了我国的经济发展和社会进步。自我国内地第一条高速公路上海至嘉定高速建成通车以来，高速公路的交通量迅速增长，一些主要高速公路部分路段上的交通量在高峰时段已经接近饱和状态⑴，高速公路交通拥堵成为了一个亟需解决的重大问题。交通拥堵是一个世界性的难题，对人民生活，国家经济和大

2、气环境都造成了恶劣的影响。在以往很长的一段时间里，人们通过不断地扩建公路来缓解交通拥堵。然而，过快地扩建公路是不现实的，因为高速公路技术标准高且投资巨大，其平均每公里造价超过3000万元，而且公路的建设速度远远无法赶上交通需求的增长。在这种情况下，很多交通系统的管理者和研究者把管理交通的重点转移到以交通信息为基础的新方法上，这个更为有效的新方法就是实施智能交通系统(IntelligentTransportationSystem,ITS)。ITS是在关键基础理论模型研究的前提下，把先进的信息技术、数据通信技术、传感技术、控制技术以及计算机技术

3、等有效地集成运用于整个交通运输管理体系，从而建立起一种大范围内、全方位发挥作用的，实时、准确、高效的综合的运输和管理系统[2]。研究表明，在目前交通拥挤的路段上，通过一些成熟的计算机和控制技术，配合相应的交通管理措施，可以提高道路交通能力20%-30%[3]。因此，不仅要加强高速公路交通基础设施建设，更应加大力度研究高速公路智能交通系统，来缓解、解决高速公路交通问题。交通参数信息是实现智能交通系统诸多功能的重要前提，为交通出行决策和管理决策提供基础数据。在所有交通参数中，行程时间与行程速度这两种相互关联的区间交通参数，是最能反映交通运行状态

4、的信息。与地点交通参数比较，它们可以更好地评价道路区间的拥堵程度，能够真实地反映道路的运输成效，得到实时的道路交通拥挤情况，在交通规划、交通管理中起着重要作用。交通管理者、交通研究者和交通出行者经常采用其进行交通状态评价以及为下一步交通决策的做出依据。例如，交通管理者可以根据行程时间的变化确定发生交通事件的时间和位置；交通研究者可以根据行程时间评估服务水平的等级；交通出行者可以根据行程时间信息计划或调整驾驶路线。由于行程时间和行程速度可以实现互运算，因此，本文以行程时间为研究对象。高速公路路段行程时间估计方法是建立在交通流数据的基础之上的，

5、交通流数据的自动采集技术可根据交通检测器采集方式划分为两大类：一类是釆集地点交通参数数据的检测器，目前工程应用主要为线圏检测器；另一类是能够获取单车行程时间数据的检测器，应用广泛的为GPS浮动车，因此，高速公路路段行程时间的估计方法也分为两类：一类是基于地点交通参数数据的估计方法；另一类是基于单车行程时间数据的估计方法。不仅获得实时的路段行程时间非常重要，提前预知未来时刻的路段行程时间更加重要。对于出行者来说，最迫切希望得到的是行驶前方路段的及时、准确的行程时间信息。有了这个信息，出行者就可以规划他们的路线和出发时间来避开拥堵路段，这样就大

6、大地缓解了道路的交通拥堵情况。通常情况下，出行者采用当前交通状态下的实时行程时间信息决策他们的行驶路线，但是，交通状态有时会发生突变，这导致当前的路段行程时间与未来的路段行程时间会有不同。对于交通管理者来说，这些未来短时间内的交通信息有利于他们看到交通状况的变化趋势，提前做好交通疏导措施。因此，有必要进行路段行程时间预测研究。综上所述，面对交通问题日益突出，交通管理者、出行者和研究者都需要及时了解高速公路路段行程时间信息，为动态的交通管理决策和出行决策提供参考依据，高速公路的路段行程时间估计与预测成为交通工程领域的关键问题和研究重点。2路段

7、行程时间估计与预测研究现状目前，高速公路的路段行程时间估计与预测主要包括如下几个技术环节。1)基于地点交通参数数据的路段行程时间估计研究现状。包括基于线圈检测法、微波检测法、超声波检测法、红外检测法、视频图像处理技术检测法等路段行程时间估计方法，其中线圈检测法目前仍是最重要的交通信息釆集手段之一。该类方法不能够检测到路段交通信息，但可以提供精度较高的交通量、地点速度和占有率等地点交通信息，考虑到高速公路交通流特性以及交通参数之间的关系，基于地点交通参数数据估计路段行程时间有一定的可行性。2)基于单车行程时间数据的路段行程时间估计研究现状包括

8、基于电子标签检测法、汽车牌照检测法、GPS浮动车检测法、定位检测法等路段行程时间估计方法。该类方法具有全区域工作，可直接提供单车行程时间等多种交通管理信息等优点，但是需要在大量汽